Unterrichtmaterialien - NaturGut Ophoven

Name Datum
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Ausstellung
© 2003 EnergieStadt Förderverein NaturGut Ophoven
EnergieStadt EnergieStadt erleben!
Unterrichtseinheit zum Thema elektrische Energie
für die Klassen 5 und 6
Rätsel:
Rätsel:
Rätsel:
Rätsel:
Talstr. 4 - 51377 Leverkusen Information 0 21 71 -7 34 99 18
www.naturgut-ophoven.de / e-mail: zentrum@naturgut-ophoven.de
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Unterrichtseinheit zum Thema elektrische Energie im Zusammenhang mit
einem Besuch in der EnergieStadt.
Auf Grund der Änderungen im Lehrplan für das Fach Naturwissenschaften der Klassen 5 und 6,
haben wir im Bereich „Konzeptbezogene Kompetenzen“ folgende Lehrerhandreichung zum
Thema „Energiekonzept“ entwickelt.
Zielgruppe
Klasse 5-6
Gliederung der Unterrichtseinheit und Medien
1.Teil : Einarbeitung in das Thema Energie in der Schule und Vorbereitung auf den Besuch in der
EnergieStadt mit Hilfe des vorliegenden Materials sowie der Arbeitsblätter 1-6
2.Teil : Exkursion in die EnergieStadt. In der interaktiven Ausstellung wird das Wissen durch
handlungsorientiertes und entdeckendes Lernen vertieft und erweitert
3.Teil : Nachbereitung und Ergebnissicherung (gegebenenfalls auch Themenerweiterung durch
neue gedankliche Ansätze und Fragestellungen der Schüler oder Lehrer) mit Hilfe des vorliegenden
Materials sowie den Arbeitsblättern 7-8
Lernziele
· Was versteht man alles unter Energie
· Umwandlung von Energie
· Bewusstsein für den Energieverbrauch entwickeln
· Wie wird Strom hergestellt
· Wie funktioniert die Stromerzeugung in Großkraftwerken
· Wo wird der Stromverbrauch gemessen
· Was kostet der Strom
· Wie kann man Strom sparen.
Verlaufsplan
1. Teil
Einarbeitung in das Thema und Klärung des Energiebegriffs
Brainstorming zum Thema Energie:
An Hand des Arbeitsblattes 1 sammeln die Schüler innerhalb eines festgelegten Zeitraumes Begriffe,
die ihnen im Zusammenhang mit Energie einfallen.
Anschließend werden Zweiergruppen gebildet. Die Schüler vergleichen nun ihre Ergebnisse und
ergänzen sie. Danach werden die von den Schülern gefundenen Begriffe im Plenum an der Tafel
gesammelt.
Bei der Sammlung an der Tafel entwickelt der Lehrer eine sinnvolle Ordnung.
Beispiel: Aufteilung in menschliche Energieleistungen (Training, Radfahren etc.), Energieträger
(Kohle, Biogas, etc.) und im weitesten Sinne damit verbundene Begriffe ( Atommüll, Stromrechnung,
etc. ).
Nach der Sammlung ist es wichtig, den Schülern zu vermitteln, dass Energie nicht neu erzeugt
wird, sondern dass es sich immer um eine Umwandlung handelt.

Beispiel: Der Apfel, der mir durch das Essen die Energie zum Fahrradfahren gibt, brauchte die
Energie der Sonne, um überhaupt zu wachsen. Wenn er im Gewächshaus unter Kunstlicht gewachsen
ist, so ist der Strom, der durch die Lampen verbraucht wird, durch die Verbrennung von
z.B. Kohle entstanden. Kohle wiederum ist vor Millionen Jahren aus abgestorbenen Pflanzen entstanden,
die wiederum erst durch die Sonne wachsen konnten. Zwangsläufig haben viele Energieketten
ihren Ursprung bei der Sonne....(Warum zapfen wir die Sonne nicht noch öfter direkt an?)
Das Arbeitsblatt 2 ist als Hausaufgabe gedacht. Besprechen Sie kurz eventuell auftauchende
Fragen. Mit der Aufgabe soll auch eine Eingrenzung auf das Thema Strom erreicht werden.
Bewusstsein für den eigenen Energieverbrauch entwickeln
Besprechung der Hausaufgabe. Sammeln Sie die von den Schülern verwendeten Stromverbraucher
an der Tafel und lassen Sie die Schüler anschließend einschätzen, welche Geräte weniger und
welche mehr Strom verbrauchen. Bringen Sie die Liste mit in die EnergieStadt.
Wie wird Strom hergestellt?
Verteilen Sie das Arbeitsblatt 3 und lassen Sie die Schüler einen kurzen Text schreiben, in dem
sie das Bild erklären. Als Hilfe werden Begriffe vorgegeben, die in den Text einfließen können. Je
nach Vermögen der Schüler kann diese Hilfe auch weggelassen werden.
Ein richtiges Kraftwerk sieht natürlich ganz anders aus, funktioniert aber im Prinzip genauso. An
Hand der Arbeitsblätter 4 und 5 sollen die Schüler den Transfer vom Modell zur Wirklichkeit
darstellen. Dabei sollen sie auf den vorher erstellten Text Bezug nehmen, und den Bildern die
richtigen Begriffe zuordnen.
Kurzform: Mit Hilfe der Verbrennung fossiler Energieträger(Kohlesorten, Erdöl, Erdgas, Holz etc.)
wird Wasser erhitzt. Kernenergie: direkte Erhitzung des Wassers durch die Abwärme der Kernspaltung
im Reaktor. Der Wasserdampf treibt die Schaufelräder einer Turbine an, welche wiederum
einen Magneten in einem Generator in Gang setzt.
Wie arbeitet ein Generator ?
Mit Hilfe des Arbeitsblattes 6 erklären sich die Kinder gegenseitig, wie ein Generator funktioniert.
Mit dem Thema „regenerative Energieträger“ beschäftigen wir uns dann ausführlicher in der
EnergieStadt.
Als Überleitung zum Besuch in der Ausstellung können nun vom Lehrer folgende Wetten angeboten
werden, um die Erwartungshaltung zu steigern: Wetten, dass :
- die Referenten in der EnergieStadt mit den Händen eine Neon-Röhre zum Leuchten bringen
können ?
- wir in der EnergieStadt alle durch eine Steckdose steigen können ?

2. Teil / Besuch in der Energiestadt
Folgende Programme werden im Rahmen der Unterrichtseinheit empfohlen.
Die Tour
Themenschwerpunkt: Wir besuchen mit den Jugendlichen die EnergieStation und lernen dabei
etwas über Elektrizität, regenerative Energieformen, wie Solar-, Wind- und Wasserenergie und
Stromsparen.
Alter: 4. –7. Klasse
Dauer: 1,5 Stunden
Start ist in der Sinneshöhle mit ihren verschiedenen optischen und akustischen Phänomenen.
Danach steigen wir ein ins Thema und versuchen herauszufinden, welche Geräte mehr Strom verbrauchen
und welche weniger. Dazu bekommen die Schüler Stecker mit 2000 Powerpunkten, die
sie mit ihrer eigenen Körperkraft an Fitnessgeräten aufladen müssen. Mit dem aufgeladenen
Stecker bringen sie dann die elektrischen Geräte in Betrieb und beobachten auf einer Anzeige
ihren Verbrauch an Strom. Nach Vertiefung der Themen fossile und regenerative Energien, fliegen
wir gemeinsam mit der Zeitmaschine in das Jahr 2184. Mit Hilfe eines Arbeitsheftes werden die
inhaltliche Schwerpunkte der Ausstellung von den Schülern selbstständig aufgearbeitet.
Experimente mit Bausätzen zum Thema Solar- und Windenergie
Themenschwerpunkt: In der EnergieStation erfahren die Schüler was Energie ist, und anschließend
beschäftigen sie sich speziell mit der Stromerzeugung durch Wind und Sonne.
Alter: 3. –7. Klasse
Dauer: 1,5 Stunden
Als Einstieg machen wir einen Rundgang durch die EnergieStation und lernen die Kernaussagen
der Ausstellung kennen. Darauf aufbauend beschäftigen wir uns mit den zwei Energieformen
Wind und Sonne. Wir benutzen eine „Windkiste“ um künstlich Wind zu erzeugen, und probieren
damit ein Miniatur-Windkraftwerk aus, mit dem wir Strom erzeugen können. Zum Thema Sonnenenergie
experimentieren wir dann mit unseren Solarautos. Die Kinder können die einzelnen
Bauteile – Solarzelle, Akku, Kabel und Motor – auf verschiedene Weise kombinieren und so z.B.
ein Auto erfinden, das selbst dann mit Solarenergie fährt, wenn die Sonne nicht mehr scheint.
Nach den Führungen bietet sich ein Rundgang über unser großes Außengelände und/oder ein
Picknick an.

3. Teil
Nachbereitung des Ausstellungsbesuches
Fragen als Ansatz für eine Diskussion
· Was haben wir in der Energiestadt erfahren ?
· Wie kann ich Energie sparen ? Die Schüler bearbeiten Arbeitsblatt 7. Besprechung der
Ergebnisse im Plenum.
Mögliche Ergebnisse: Bus oder Bahn anstatt Auto. Wenn man länger als 5 min. nicht im Zimmer
ist, lohnt es sich, das Licht auszuschalten. 19-20 Grad im Wohnzimmer und 16 Grad im
Schlafzimmer reichen aus. Pullover und eine kuschelige Decke sind gemütlich und helfen
Heizkosten sparen. Die Computer der ganzen Welt verbrauchen jährlich soviel Elektrizität wie
ganz Brasilien! Deshalb lohnt es sich schon bei Arbeitspausen ab 15 min., die Geräte abzuschalten.
Mit Bewegungsmeldern wird automatisch das Licht an- und ausgeschaltet. Mit
Spül-Stopp-Tasten entscheidet man selbst, wie viel Wasser fließen soll. Ein Bad verbraucht
dreimal soviel Wasser und Energie wie 6 min. Duschen. Im Sommer ist Lufttrocknen statt
Haareföhnen angesagt. Man kann auch mit Bewegungsmeldern am Hahn Wasser sparen. Etc.
· Gibt es hier im Klassenzimmer Möglichkeiten zum Energie sparen ?
Arbeitsaufgaben
Verteilen Sie das Arbeitsblatt 8 als Hausaufgabe. Im Rahmen dieses Arbeitsblattes bekommen
die Schüler auch erklärt, was der Begriff Kilowattstunde bedeutet.
Längerfristige Ziele und Möglichkeiten
· Energiebeauftragten für die Klasse wählen
· Umsetzung von Maßnahmen die den Energieverbrauch in der Klasse verringern (siehe à
Energiesparprojekte in der Schule)
· Überzeugungsarbeit innerhalb der Schule
· Energiegipfel in der Schule durchführen (Energievertreter der Klassen, Entscheidungsträger,
Hausmeister etc.)
· Verbindliche Energie-Einsparungsziele für die ganze Schule festlegen
· Zusammenarbeit mit Schulträgern und Energieversorgern
· Maßnahmen und Erfolge publizieren und dadurch Unterstützer gewinnen für größere Projekte
(eigene Stromversorgung mit Photovoltaik, etc. )
Energiesparprojekte in Schulen
http://www.h.shuttle.de/h/als/energie.htm#spar (konkrete Handlungsanweisungen)
http://www.ea-nrw.de/ (dort schauen unterà Projekteà EnergieSchule, sehr umfangreich
mit vielen weiterführenden Verweisen)
http://www.energiesparen-macht-schule.de/ (umfangreiche Seite mit vielen Verweisen)

Name Datum
Arbeitsblatt 1: Was fällt dir zum Thema Energie ein ?
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© 2003 EnergieStadt Förderverein NaturGut Ophoven
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Was erzeugst du beim Fahrradfahren
mit Hilfe des Dynamos?
Rätsel:
Rätsel:
Rätsel:
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22 2

Name Datum
Arbeitsblatt 2: Energieverbrauch
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Lies dir diesen angefangenen Tagesablauf durch.
· [7:00] Der batteriebetriebene Wecker reißt mich aus dem Schlaf. Die neuesten Informationen
und Nachrichten trudeln über den Fernseher/Radio ein, der E-Herd, betrieben mit Strom,
brüht den Kakao, die Heizung beginnt, den Raum zu erwärmen. Noch ist es dunkel draußen,
mit einem Klick ist das Licht an, der Raum hell erleuchtet.
· [7:07] Eine warme Dusche, etwa 40 Liter Wasser werden im Elektro-Boiler erhitzt.
· [7:18] Frühstück, Energieaufnahme für den eigenen Bedarf.
· [7:26] Beim Gang durch das Treppenhaus: wieder Licht mit einem einfachen Tastendruck.
Wie sieht es bei dir aus ?
Schreibe in die untere Tabelle in Stichpunkten auf, wie und zu welchem Zeitpunkt du Strom verbrauchst.
Betrachte dabei den Zeitraum vom Aufstehen bis zum Eintritt in die Schule.
Uhrzeit Stromverbraucher Wofür?
7.00 Uhr Wecker wecken
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Was brauchst du zur Bürste und
Zahnpasta?
Rätsel:
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Rätsel:
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12 1 17

Name Datum
Arbeitsblatt 3: So funktioniert ein Kraftwerk
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Beschreibe, was du siehst. Verwende folgende Begriffe: Verbrennung, Kohle, Wasser, Rauch,
Wärmeenergie, Wasserdampf, Schaufelräder, Turbine, Generator.
© 2003 EnergieStadt Förderverein NaturGut Ophoven
?
Das Ergebnis leuchtet wie die ...
Rätsel:
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O
9 14 19

Name Datum
Arbeitsblatt 4: Das Kohlekraftwerk
! Ordne dem Bild die Begriffe von Arbeitsblatt 3 zu.
© 2003 EnergieStadt Förderverein NaturGut Ophoven
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Wo wird unser Strom produziert?
Rätsel:
Rätsel:
Rätsel:
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7 24 21

Stausee
Name Datum
Arbeitsblatt 5: Das Wasserkraftwerk
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Vergleiche das Wasserkraftwerk mit dem Kohlekraftwerk. Was fehlt ?
Staudamm
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Wasser
Turbine
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Was wird von dem Wasser angetrieben?
Rätsel:
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Generator
25 18 3 5

Name Datum
Arbeitsblatt 6: Der Dynamo, ein Generator im Kleinformat
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Sieh dir zunächst an, aus welchen Teilen ein Dynamo besteht.
Außen erkennst du das Antriebsrad und ein Kabel, das zur Glühbirne an deinem Fahrrad
führt. Innen siehst du die Spule (hier ist ein dünner Kupferdraht um Eisen gewickelt). Innerhalb
der Spule sitzt ein Magnet.
Fahrradreifen
Spule
Wie kannst du nun mit diesem Dynamo die Glühbirne zum Leuchten bringen?
Du weißt sicher, dass dazu der Dynamo am Fahrradreifen anliegen muss, damit das kleine Antriebsrad
vom drehenden Reifen mitgedreht wird. Im Innern des Dynamos dreht sich der Magnet
in der Spule nun ebenfalls, und im Kupferdraht beginnt dadurch ein Strom zu fließen.
Wenn du kräftig in die Pedale trittst, wird die Glühbirne heller leuchten. Fährst du langsam,
leuchtet sie schwach.
Du bestimmst selbst, wie viel Muskelkraft (mechanische Energie) du in Strom (elektrische
Energie) umwandeln willst.
Vergleiche deinen Dynamo mit einem Kohlekraftwerk. Ordne die Begriffe einander zu.
Begriffe Dynamo: Radfahrer, Antriebsrad vom Dynamo, Fahrradreifen, Kabel, Glübirne in
der Lampe, Magnet in der Spule
Begriffe Kohlekraftwerk: Verbrennung, Turbine, Leitungskabel, Haushaltsgerät, Dampf,
Generator
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Antriebsrad
Magnet
Kabel
?
Was sieht aus wie Obst, verbraucht
jedoch Energie?
Rätsel:
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Rätsel:
16 13 4

Name Datum
Arbeitsblatt 7: Formuliere Energiespartipps
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Das Bild liefert dir Ideen
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Was hat diese Familie auf dem Dach,
um die Stromrechnung zu senken?
Rätsel:
Rätsel:
Rätsel:
Rätsel:
8 11 10 20

Name Datum
Arbeitsblatt 8: Strom kostet Geld
! In jeder Wohnung wird mit einem Stromzähler gemessen, wie viel Strom verbraucht bzw. umgewandelt
wird. Für den Stromverbrauch muss man bezahlen. Der Stromzähler misst die
„Stromarbeit“ in Kilowattstunden. Die Arbeit des Stroms kannst du zu Hause am Stromzähler
verfolgen.
Aufgabe 1:
Überprüfe die Drehscheibe und das Zählwerk
des Stromzählers, wenn
a) eine Glühbirne angeschaltet ist.
b) mehrere Glühbirne angeschaltet sind.
Was kannst du feststellen ?
A:
B:
Aufgabe 2:
Vergleiche die Geschwindigkeit der
Drehscheibe, wenn
· eine Glühbirne angeschaltet ist.
· ein Föhn angeschaltet ist.
Was fällt dir auf:
Aufgabe 3:
Notiere den Zählerstand , und schau 24
Stunden später nach. Wieviel Kilowattstunden
Strom wurden verbraucht?
__________Kilowattstunden (kW/h)
Wieviel musst du dafür bezahlen?
Informiere dich.
Preis für 1 Kilowattstunde:
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Preis für den Stromverbrauch in 24 h:
Aufgabe 4:
Wieviel Strom verbraucht deine Familie im
Jahr? Untersuche die letzte Stromrechnung,
und finde den Stromverbrauch
und die Höhe der Kosten heraus.
Ein Mensch verbraucht pro Tag zwischen
2,5 bis 3,5 Kilowattstunden Strom.
Aufgabe 5:
Die folgende Liste zeigt an, wie viel Gramm
eines Energieträgers verbrannt werden
muss, um 1 Kilowattstunde Strom zu erzeugen.
Braunkohle - 403 g/(kW/h)
leichtes Heizöl - 263 g/(kW/h)
Steinkohle - 335 g/(kW/h)
Benzin - 255 g/(kW/h)
schweres Heizöl - 280 g/(kW/h)
Erdgas - 198 g/(kW/h)
Wie viel Steinkohle verbraucht deine Familie
für ihren Tagesbedarf an Strom?
Wie viel schweres Heizöl verbraucht deine
Familie für einen Wochenbedarf an Strom?
?
6 23 15
Rätsel:
Rätsel:
Rätsel:
Rätsel:
Mit welcher Einheit wird Strom
gemessen?

Name Datum
Arbeitsblatt 1
Des Des Rätsels Rätsels Lösung
Lösung
!
Wenn du jetzt alle Rätsel gelöst hat, findest du bestimmt
auch schnell den Lösungssatz heraus!
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1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11
12 13 14 15
16 17 18 19 20
21 22 23 24 25
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Rätsel:
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